(57)【要約】【課題】  触媒担持層中の個々の強磁性粒子の磁力方向を揃えることにより又は触媒担持層中の強磁性粒子に触媒金属粒子を担持させることにより、触媒金属粒子に対して十分な磁力を作用させ高いシンタリング抑制効果を得ることができる排気ガス浄化用触媒の製造方法を提供する。【解決手段】  第１発明では、触媒担持層の材料粉末と未着磁の強磁性粒子の粉末とを物理混合した混合粉末を、スラリーにして基体上に塗布し乾燥および焼成して触媒担持層を形成し、その上に触媒金属粒子を担持させ際に、触媒金属粒子の担持前および／または後に触媒担持層中の強磁性粒子を着磁する。第２発明では、上記の混合粉末に触媒金属を担持させ、それに着磁処理を行い、着磁された混合粉末をスラリーにして基体上に塗布し乾燥および焼成して触媒担持層を形成する。【選択図】      図２
2006181511.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上の触媒担持層中に強磁性粒子を含有する排気ガス浄化用触媒の製造方法であって、
触媒担持層の材料粉末と未着磁の強磁性粒子の粉末とを物理混合して混合粉末とする工程、
上記の混合粉末をスラリーにして基体上に塗布し乾燥および焼成して触媒担持層を形成する工程、
上記触媒担持層上に触媒金属粒子を担持させる工程、および
上記触媒金属粒子を担持させる工程の前および後のうちのすくなくとも一方で、上記触媒担持層中の強磁性粒子を着磁する工程、
を含んで成ることを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法。
【請求項２】
基体上の触媒担持層中に強磁性粒子を含有する排気ガス浄化用触媒の製造方法であって、
触媒担持層の材料粉末と未着磁の強磁性粒子の粉末とを物理混合して混合粉末とする工程、
上記の混合粉末に触媒金属を担持させる工程、
上記触媒を担持した混合粉末をスラリーにして基体上に塗布し乾燥および焼成して触媒担持層を形成する工程、および
上記触媒担持後スラリーにする前の混合粉末または該混合粉末から形成した上記触媒担持層に着磁処理を行なう工程、
を含んで成ることを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化用触媒の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の内燃機関から排出される排ガス中のＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯを分解除去して排ガスを浄化するための触媒は、基体と、該基体上の触媒担持層と、該触媒担持層上の触媒金属とから基本的に構成される。触媒作用の主体である触媒金属としては一般にＰｔ、Ｒｈ等の貴金属が用いられる。高い触媒活性を確保するために触媒金属は表面積の大きい微細な粒子の状態で担持される。
【０００３】
しかし、排ガスとの接触により高温に曝された触媒金属の粒子はシンタリング（焼結）により相互に合体して粗大化し、表面積が減少して触媒活性が低下し、所定の浄化性能が得られなくなるという問題があった。
【０００４】
これに対してシンタリングを抑制するために種々の対策が講じられている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、強磁性粒子を触媒担持層中に混入させ、または、触媒金属粒子と混在させた触媒装置が提案されている。この装置は、強磁性粒子の個々に触媒金属粒子を磁力で吸引固定することにより拘束して、触媒金属粒子の移動を抑止してシンタリングを抑制する。
【０００６】
すなわち、図１に示すように、従来の排気ガス浄化用触媒１０は、基体１２上の触媒担持層１４中に強磁性粒子１６を含有し、触媒担持層１４上に触媒金属粒子１８が担持されている。
【０００７】
しかし、触媒担持層１４中に混入された個々の強磁性粒子１６の磁力の方向（個々の粒子１６中に矢印で表示）が揃っていないため、触媒金属粒子１８に対して十分な磁力が作用せず、期待通りの高いシンタリング抑制効果が得られないという問題があった。
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３０１７１５号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、触媒担持層中の個々の強磁性粒子の磁力方向を揃えることにより、あるいは、触媒担持層中の強磁性粒子に触媒金属粒子を担持させることにより、触媒金属粒子に対して十分な磁力を作用させ、高いシンタリング抑制効果を得ることができる排気ガス浄化用触媒の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、第１発明によれば、基体上の触媒担持層中に強磁性粒子を含有する排気ガス浄化用触媒の製造方法であって、
触媒担持層の材料粉末と未着磁の強磁性粒子の粉末とを物理混合して混合粉末とする工程、
上記の混合粉末をスラリーにして基体上に塗布し乾燥および焼成して触媒担持層を形成する工程、
上記触媒担持層上に触媒金属粒子を担持させる工程、および
上記触媒金属粒子を担持させる工程の前および後のうちのすくなくとも一方で、上記触媒担持層中の強磁性粒子を着磁する工程、
を含んで成ることを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法が提供される。
【００１１】
更に、第２発明によれば、基体上の触媒担持層中に強磁性粒子を含有する排気ガス浄化用触媒の製造方法であって、
触媒担持層の材料粉末と未着磁の強磁性粒子の粉末とを物理混合して混合粉末とする工程、
上記の混合粉末に触媒金属を担持させる工程、
上記触媒を担持した混合粉末をスラリーにして基体上に塗布し乾燥および焼成して触媒担持層を形成する工程、および
上記触媒金属後スラリーにする前の混合粉末または該混合粉末から形成した上記触媒担持層に着磁処理を行なう工程、
を含んで成ることを特徴とする排気ガス浄化用触媒の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
第１発明の方法によれば、強磁性粒子を触媒担持層中に分散して位置固定した状態にしてから着磁するので、全粒子の磁力の向きを揃えることができるため、触媒金属粒子に対して十分な磁力を作用させて高いシンタリング抑制効果を得ることができる。
【００１３】
第２発明の方法によれば、触媒担持層中に位置固定された個々の着磁済強磁性粒子が担持した触媒金属粒子を直接磁力で固定するので、触媒担持層内での触媒金属粒子の移動が効果的に拘束され、高いシンタリング抑制効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の強磁性材料は、浄化対象とする排ガスの温度に適応するキュリー点のものを選択する。この観点で一般的な選択の目安を表１にまとめて示す。
【００１５】
【表１】
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【００１６】
表１に示した具体的な各磁石は各排ガス温度に適応したキュリー点を持つ磁石の代表例であり、本発明に用いる強磁性材料はこれらに限定する必要はなく、表１に示されていない他の磁石でもこれらと同等のキュリー点を持つ磁石であればよい。
【００１７】
第１発明の方法は、図２（Ａ）〜（Ｃ）にフローチャートを示した３通りの実施形態１〜３で実施できる。
【００１８】
いずれの実施形態においても、強磁性粒子の粉末と触媒担持層材料の粉末とを混合して、スラリーとし、基体上に塗布・乾燥した後に焼成して触媒担持層を形成するまでの工程は共通である。
【００１９】
その後、図２（Ａ）の実施形態１では触媒担持層内の強磁性粒子を着磁した後、触媒担持層に触媒金属を担持し、図２（Ｂ）の実施形態２では図２（Ａ）の実施形態１で触媒担持してから更に着磁処理を行ない、図２（Ｃ）の実施形態３では、図２（Ａ）の形態（実施形態１）とは逆に、触媒担持層に触媒金属を担持した後、着磁処理を行なう。
【００２０】
〔実施形態１〕
図３を参照して、図２（Ａ）に示した実施形態１を詳細に説明する。まず触媒担持層の材料粉末と未着磁の強磁性粒子１０６’の粉末とを物理混合して混合粉末とする。これをスラリーにして、図３（Ａ）に示すように、基体１０２上に塗布し乾燥および焼成して触媒担持層１０４を形成する。触媒担持層１０４内に未着磁の強磁性粒子１０６’が分散固定されている。
【００２１】
次に、図３（Ｂ）に示すように、触媒担持層１０４中の未着磁強磁性粒子１０６’を着磁して、着磁済の強磁性粒子１０６とする。これにより、着磁された個々の強磁性粒子１０６は磁力（図中、ここの粒子１０６中に矢印で表示）が全て同一方向に揃っている。
【００２２】
その後、図３（Ｃ）に示すように、触媒担持層１０４上に触媒金属粒子１０８を担持させる。担持された個々の触媒金属粒子１０８は、触媒担持層１０４内に存在する強磁性粒子１０６からの向きの揃った磁力ｆの合力による吸引力Ｆで移動を強力に拘束されるので、シンタリングによる粒子凝集が防止される。
【００２３】
〔実施形態２〕
図２（Ｂ）に示した実施形態２においては、図２（Ａ）に示した実施形態１の最終工程で触媒担持した後、更に着磁処理を行なう。
【００２４】
本実施形態においては、触媒金属粒子１０８も同時に着磁されるので、強磁性粒子１０６から受ける作用が強化される。ただし、実施形態１に比べて、処理工程が増加し、コストも上昇する。
【００２５】
〔実施形態３〕
図４を参照して、図２（Ｃ）に示した実施形態３を詳細に説明する。まず触媒担持層の材料粉末と未着磁の強磁性粒子１０６’の粉末とを物理混合して混合粉末とする。これをスラリーにして、図４（Ａ）に示すように、基体１０２上に塗布し乾燥および焼成して触媒担持層１０４を形成する。触媒担持層１０４内に未着磁の強磁性粒子１０６’が分散固定されている。
【００２６】
次に、図４（Ｂ）に示すように、触媒担持層１０４上に触媒金属粒子１０８を担持させる。この段階では、強磁性粒子１０６’はまだ未着磁のままである。
【００２７】
その後、図４（Ｃ）に示すように、触媒担持層１０４中の未着磁強磁性粒子１０６’を着磁して、着磁済の強磁性粒子１０６とする。これにより、着磁された個々の強磁性粒子１０６は磁力ｆが全て同一方向に揃っている。
【００２８】
本実施形態においても、担持された個々の触媒金属粒子１０８は、触媒担持層１０４内に存在する強磁性粒子１０６からの向きの揃った磁力ｆの合力による吸引力Ｆで移動を強力に拘束されるので、シンタリングによる粒子凝集が防止される。
【００２９】
本実施形態においては、最後に一括して着磁処理を行なうので、作業性が良好である。ただし、触媒担持層上に担持された状態で着磁処理を受けた触媒金属粒子が、磁力により凝集することがないように、着磁条件を注意深く選定することが重要である。
【００３０】
第２発明の方法は、以下に説明する実施形態４、５で実施できる。どちらの実施形態においても、強磁性粒子の粉末と触媒担持層材料の粉末とを混合した混合粉末に触媒金属を担持させるまでの工程は共通である。
【００３１】
〔実施形態４〕
第２発明の実施形態４を説明する。図５に処理工程のフローチャートを示す。
【００３２】
まず、強磁性粒子の粉末と触媒担持層の材料粉末とを物理混合して混合粉末とする。
【００３３】
次に、上記混合粉末に触媒金属を担持させる。
【００３４】
次に、触媒金属を担持した混合粉末に着磁する。
【００３５】
次に、着磁した触媒金属担持混合粉末をスラリーにして基体上に塗布し乾燥および焼成して触媒担持層を形成する。
【００３６】
これにより得られた触媒を図６に示す。図示した本発明の触媒２００は、基体２０２上に触媒担持層２０４が形成され、この触媒担持層２０４内に分散固定されている個々の強磁性粒子２０６の表面に触媒金属粒子２０８が担持されている。個々の強磁性粒子２０６と、それに担持されている触媒金属粒子２０８とは、個々の磁力ｆにより引き付け合っている。これにより、触媒担持層２０４内に固定されている強磁性粒子２０６が磁力ｆにより触媒金属粒子２０８の移動を拘束し、触媒金属粒子２０８同士の凝集によるシンタリングを抑制している。
【００３７】
図には示していないが、触媒担持層２０４はかなり多孔質であり、層内をあるいは表面まで連続して延在する空隙も多数存在している。したがって、触媒担持層２０４の内部に埋め込まれた形で存在する触媒金属粒子２０８も、強磁性粒子２０６により磁力で移動を拘束されていない状態では、触媒担持層２０４内の空隙を自由に移動して凝集してシンタリングを生じ得る。本発明によれば、触媒金属粒子２０８は強磁性粒子２０６により磁力ｆ１と等しい吸引力ｆ２で移動を拘束されているので、シンタリングが効果的に抑制できる。
【００３８】
第２発明の実施形態４の場合、触媒担持層２０４内にある個々の強磁性粒子２０６の磁力の方向は揃える必要はなく、図６に示したようにランダムであってよい。個々の強磁性粒子２０６はそれが担持している触媒金属粒子２０８に対して直接に拘束作用を及ぼすので、強磁性粒子２０６同士の磁力の向きは拘束作用に影響を及ぼさないからである。
【００３９】
〔実施形態５〕
第２発明の実施形態５を説明する。図７に処理工程のフローチャートを示す。
【００４０】
まず、強磁性粒子の粉末と触媒担持層の材料粉末とを物理混合して混合粉末とする。
【００４１】
次に、上記混合粉末に触媒金属を担持させる。
上述したように、ここまでの工程は実施形態４と共通である。
【００４２】
次に、本実施形態では、触媒金属を担持した混合粉末を未着磁のままスラリーにして基体上に塗布し乾燥および焼成して触媒担持層を形成する。
【００４３】
次に、触媒担持層に着磁する。
【００４４】
本実施形態の場合、実施形態４と同様に個々の強磁性粒子が、それが担持している触媒金属粒子に対して直接拘束作用を及ぼすことによるシンタリング抑制効果が得られることに加えて、スラリーの段階では未だ着磁されていないので、実施形態４に比べてスラリー中での粉末の分散性が高いという利点を有する。
【実施例】
【００４５】
〔実施例１〕
第１発明の実施形態１の方法により触媒を作製した。手順および条件は下記のとおりであった。
【００４６】
アルミナ粉末１００部、フェライト粉末１００部、アルミナゾル４８部、水１３０部を混合し、スラリーを調製した。
【００４７】
このスラリーをコージェライト基材の表面に塗布し、２５０℃で乾燥させた後、６００℃で焼成して触媒担持層を形成した。
【００４８】
次に、１５ｋＯｅの磁界を印加することにより、触媒担持層内のフェライト粉末を着磁した。
【００４９】
最後に、上記サンプルをジニトロジアミンＰｔ溶液中に浸漬して、触媒担持層上に触媒金属としてＰｔを担持させて、触媒を完成させた。
【００５０】
得られた触媒から８ｍｍ×８ｍｍの試料を切り取り、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）で磁束密度を測定した。測定条件は、大気中、常温、測定磁界５ｋＯｅであった。その結果、上記触媒は残留磁束密度３５ｅｍｕ／ｃｃを有することが確認された。
【００５１】
〔実施例２〕
第２発明の方法により触媒を作製した。手順および条件は下記のとおりであった。
【００５２】
アルミナ粉末１００部とフェライト粉末１００部を混合し、混合粉末とした。
【００５３】
この混合粉末をジニトロジアミンＰｔ溶液に浸漬することにより、フェライト粒子に触媒金属としてＰｔを担持させた。
【００５４】
次に、１５ｋＯｅの磁界を印加することにより、Ｐｔ担持済混合粉末中のフェライト粒子を着磁した。その際、フェライト粒子に担持されているＰｔ粒子も同時に着磁される。
【００５５】
次に、上記の着磁したＰｔ担持混合粉末をアルミナゾル４８部、水１３０部と混合してスラリーを調製した。
【００５６】
このスラリーをコージェライト基材の表面に塗布し、２５０℃で乾燥させた後、６００℃で焼成して触媒担持層を形成して、触媒を完成させた。
【００５７】
得られた触媒から８ｍｍ×８ｍｍの試料を切り取り、振動試料型磁力計（ＶＳＭ）で磁束密度を測定した。測定条件は、大気中、常温、測定磁界５ｋＯｅであった。その結果、上記触媒は残留磁束密度３０ｅｍｕ／ｃｃを有することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明によれば、触媒担持層中の個々の強磁性粒子の磁力方向を揃えることにより、あるいは、触媒担持層中の強磁性粒子に触媒金属粒子を担持させることにより、触媒金属粒子に対して十分な磁力を作用させ、高いシンタリング抑制効果を得ることができる排気ガス浄化用触媒の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来の触媒の構造を示す断面図である。
【図２】第１発明の方法を実施する基本形態を示すフローチャートである。
【図３】第１発明の実施形態１の方法による処理工程を示す断面図である。
【図４】第１発明の実施形態３の方法による処理工程を示す断面図である。
【図５】第２発明の実施形態４の方法を実施する基本形態を示すフローチャートである。
【図６】第２発明の実施形態４の方法により作製した触媒の構造を示す断面図である。
【図７】第２発明の実施形態５の方法を実施する基本形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１０    従来の触媒
１２    基体
１４    触媒担持層
１６    強磁性粒子
１８    触媒金属粒子
１００    第１発明により作製した触媒
１０２    基体
１０４    触媒担持層
１０６    強磁性粒子（着磁後）
１０６’    強磁性粒子（着磁前）
１０８    触媒金属粒子
２００    第２発明により作製した触媒
２０２    基体
２０４    触媒担持層
２０６    強磁性粒子（着磁後）
２０８    触媒金属粒子
【図１】
2006181511.tif 000004
【図２】
2006181511.tif 000005
【図３】
2006181511.tif 000006
【図４】
2006181511.tif 000007
【図５】
2006181511.tif 000008
【図６】
2006181511.tif 000009
【図７】
2006181511.tif 000010